Modellazione tridimensionale delle forme e analisi delle strutture cerebrali

Recuperare accuratamente le caratteristiche della forma contro segmentazioni ruvide e rumorose è fondamentale per ottenere una buona corrispondenza anatomica tra i singoli modelli di forma cerebrale. Il nostro framework fornisce vari strumenti per la modellazione delle singole forme, la costruzione di modelli per gruppi e il calcolo della deformità della forma. Ed è stato usato per grandi set di dati del cervello umano.

A dimostrare questa procedura sarà il Dr.Jaeil Kim, un ex studente laureato del mio laboratorio che ha sviluppato il software per la modellazione della forma del cervello. Per la modifica manuale della segmentazione ippocampale, aprire l'immagine di risonanza magnetica del peso T1 e la segmentazione ippocampale automatica si traduce nel software di interfaccia utente grafica. Fate clic sull'icona nella finestra di visualizzazione per selezionare la vista coronale e scorrere il volume fino a trovare l'uncus.

Includendo l'uncus nella maschera ippocampale dove è presente, utilizzare le funzioni add e subtract per modificare la maschera del corpo ippocampale dopo che l'uncus si è ritirato. Continua a modificare la maschera ippocampale fino a trovare la coda ippocampale. Mentre il nucleo pulvinare del talamo si recede superiore all'ippocampo, il fornix emergerà.

Termina di modificare l'ultima fetta coronale dell'ippocampo in cui è visibile l'intera lunghezza del fornix, ma non ancora continua con lo splendore del corpo calloso. Quindi, salva le maschere sia per l'ippocampi sinistro che destro in formato NifTI. Per costruire un modello di modello di gruppo, caricare il plug-in di modellazione delle forme e fare clic su Apri directory per aprire una directory contenente le maschere binarie della popolazione di studio di interesse.

Immettete il numero desiderato di vertici e fate clic su Costruzione modello (Template Construction) per la costruzione del modello di gruppo. Quindi controllare la mesh della forma media. Per la ricostruzione delle singole forme, caricare l'immagine di risonanza magnetica ponderata T1 di interesse e la corrispondente maschera di segmentazione e selezionare la directory di lavoro per salvare i file.

Selezionate un modello di modello per la singola modellazione delle forme e selezionate e modificate i parametri di modellazione nel plug-in di modellazione delle forme in base alle esigenze. Quindi il nostro framework di modellazione è quasi automatizzato, tuttavia, alcuni passaggi richiedono la conferma dell'utente. Ad esempio, se il valore per le regioni ippocampali non è uno, gli utenti devono modificare il parametro di intensità.

Quindi, controlla il risultato nella vista 3D del workbench del toolkit. Per eseguire una misurazione della forma e della deformità, selezionare il modello di forma dell'oggetto di interesse nel gestore dati del software e fare clic su Seleziona modello per selezionare il modello di interesse per ottenere la misurazione. Qui, si può osservare una deformazione rappresentativa del modello ippocampale per la ricostruzione della forma individuale.

Il metodo induce una deformazione su larga o piccola scala del modello modello per ridurre al minimo la distorsione della distribuzione dei punti ripristinando al contempo le singole caratteristiche della forma. In questa figura vengono mostrati modelli di forma ricostruiti da due soggetti con le loro maschere di segmentazione. In queste immagini è possibile osservare i singoli modelli di forma allineati, il loro modello medio e i vettori di differenza di forma con un singolo modello di forma.

Questi dati rappresentano mappe di deformità della forma media proiettate sul modello medio. Per un gruppo con un piccolo volume di tessuto cerebrale, e un gruppo con un grande volume di tessuto cerebrale. Le mappe di deformità della forma dei due gruppi presentano modelli opposti di differenza di forma ippocampale nelle regioni corrispondenti.

Controllare insieme la maschera di segmentazione e l'individuo o il modello condiviso. Se il modello non è montato sul limite dell'immagine, regolate i parametri di modellazione per ottenere risultati migliori. L'analisi statistica utilizzando la deformità della forma può essere eseguita per indagare la forma di gruppo Abbiamo anche fornito il codice MATLAB per l'analisi nella nostra pagina del progetto.

Questo metodo robusto è stato applicato a una serie di studi clinici, non solo che coinvolgono la modellazione critica della struttura come il morbo di Alzheimer o lo studio dell'invecchiamento, ma anche disturbi piede-osso che richiedono l'analisi delle ossa composte.